เบรกเกอร์สุญญากาศ: พื้นฐานและการทำงาน

เซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศ (VCB) เป็นอุปกรณ์สำคัญในระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ ได้รับการออกแบบมาเพื่อขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้าอย่างปลอดภัยในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด เช่น กระแสไฟเกินหรือไฟฟ้าลัดวงจร คุณสมบัติหลักที่ทำให้ VCB แตกต่างจากเซอร์กิตเบรกเกอร์ประเภทอื่นคือการใช้สุญญากาศเป็นสื่อฉนวน ซึ่งช่วยให้ดับส่วนโค้งและปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ บทความนี้จะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับหลักการทำงาน ส่วนประกอบ ข้อดี และการใช้งานของเซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศ พร้อมบทบาทในภาคส่วนต่างๆ เช่น ระบบไฟฟ้า อุปกรณ์อุตสาหกรรม อุปกรณ์จ่ายไฟในอาคาร การขนส่งทางราง พลังงานทดแทน และอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ

เบรกเกอร์สุญญากาศคืออะไร?

เบรกเกอร์เป็นอุปกรณ์ป้องกันที่ออกแบบมาเพื่อขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้าเมื่อมีข้อผิดพลาดในระบบไฟฟ้า โดยทั่วไปจะเกิดจากสภาวะต่างๆ เช่น กระแสไฟเกิน การลัดวงจร หรือความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า เมื่อเบรกเกอร์ตัดการทำงาน จะตัดการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟเพื่อป้องกันความเสียหายต่อทั้งระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ

Vacuum Circuit Breaker (VCB) เป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์ประเภทหนึ่งที่ใช้สุญญากาศเพื่อดับอาร์กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อหน้าสัมผัสแยกออกจากกันระหว่างการทำงาน สภาพแวดล้อมสุญญากาศเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม ทำให้ VCB สามารถระงับส่วนโค้งได้อย่างรวดเร็วและฟื้นฟูระบบให้อยู่ในสถานะที่ปลอดภัย

แตกต่างจากเซอร์กิตเบรกเกอร์ประเภทอื่นๆ ที่ใช้อากาศ น้ำมัน หรือก๊าซ SF6 เป็นฉนวน VCB ใช้สุญญากาศเป็นสื่ออิเล็กทริก ทำให้มีประสิทธิภาพ ปลอดภัย และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เนื่องจากไม่ปล่อยก๊าซที่เป็นอันตรายหรือต้องการการบำรุงรักษาบ่อยนัก

ส่วนประกอบของเบรกเกอร์สุญญากาศ

VCB ประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญหลายประการที่ทำงานร่วมกันเพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานมีประสิทธิผล:

• การติดต่อคงที่: นี่คือส่วนที่อยู่กับที่ซึ่งมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน มันยังคงอยู่ไม่ว่าวงจรจะเปิดหรือปิดก็ตาม

• ติดต่อเคลื่อนย้ายได้: หน้าสัมผัสแบบเคลื่อนย้ายได้เชื่อมต่อกับโหลดไฟฟ้า ในระหว่างการดำเนินการ หน้าสัมผัสแบบเคลื่อนย้ายได้จะเคลื่อนออกจากหน้าสัมผัสแบบตายตัวเพื่อหยุดการไหลของกระแสไฟฟ้า นี่คือสิ่งที่สร้างส่วนโค้งที่ต้องดับลง

• เครื่องขัดขวางสุญญากาศ: หัวใจของ VCB คือตัวขัดขวางสุญญากาศซึ่งมีหน้าที่ในการดับส่วนโค้ง ส่วนโค้งเกิดขึ้นระหว่างหน้าสัมผัสแบบตายตัวและแบบเคลื่อนย้ายได้ และจะดับลงอย่างรวดเร็วเมื่อเกิดขึ้นภายในตัวขัดขวางสุญญากาศ

• กลไกแอคชูเอเตอร์: มีหน้าที่ในการเคลื่อนย้ายหน้าสัมผัสแบบเคลื่อนย้ายได้ เมื่อเกิดข้อผิดพลาด กลไกแอคชูเอเตอร์จะถูกกระตุ้น โดยดึงหน้าสัมผัสออกจากกัน และเริ่มสร้างส่วนโค้ง ซึ่งต่อมาจะดับลงด้วยสุญญากาศ

หลักการทำงานของเบรกเกอร์สุญญากาศ

การทำงานของ VCB เริ่มต้นเมื่อระบบไฟฟ้าตรวจพบความผิดปกติ เช่น กระแสไฟเกินหรือไฟฟ้าลัดวงจร ในเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบเดิม ความผิดปกตินี้มักตรวจพบโดยกลไกการเดินทางด้วยความร้อนหรือแม่เหล็ก เมื่อระบบตัดการทำงาน หน้าสัมผัสแบบเคลื่อนย้ายได้จะถูกแยกออกจากหน้าสัมผัสคงที่ ทำให้เกิดส่วนโค้ง

ส่วนโค้งนี้สร้างขึ้นโดยการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศหรือไอโลหะ อาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างมากต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าหากไม่ดับลงอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ใน VCB ส่วนโค้งจะเกิดขึ้นภายในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ สุญญากาศเป็นสื่ออิเล็กทริกที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งหมายความว่าสุญญากาศจะไม่ยอมให้อาร์กไฟฟ้าคงอยู่ได้ ทันทีที่ส่วนโค้งก่อตัวขึ้น ตัวขัดขวางสุญญากาศจะดูดซับพลังงานจากส่วนโค้ง และดับลงเกือบจะในทันที

บทบาทของผู้ขัดขวางสุญญากาศมีความสำคัญอย่างยิ่งในที่นี้ เนื่องจากช่วยให้อนุภาคที่แตกตัวเป็นไอออนควบแน่นบนพื้นผิวของหน้าสัมผัส จึงช่วยฟื้นฟูความแข็งแรงไดอิเล็กทริกของระบบได้อย่างรวดเร็ว การดับส่วนโค้งอย่างรวดเร็วนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าวงจรสามารถกลับคืนสู่สถานะที่ปลอดภัยได้ในระยะเวลาอันสั้น

การสร้างเบรกเกอร์สุญญากาศ

VCB มีโครงสร้างคล้ายกับเซอร์กิตเบรกเกอร์ประเภทอื่นๆ แต่มีตัวขัดขวางสุญญากาศแทนที่ตัวกลางฉนวนแบบเดิม ส่วนประกอบที่สำคัญ ได้แก่ :

• ห้องอาร์ค: ห้องโค้งทำจากเหล็ก มีหน้าสัมผัสแบบตายตัวและแบบเคลื่อนย้ายได้ และอุปกรณ์ขัดขวางสุญญากาศ ห้องนี้ได้รับการออกแบบเพื่อบรรจุและควบคุมส่วนโค้งระหว่างสภาวะความผิดปกติ

• เรือฉนวน: หน้าสัมผัสและห้องส่วนโค้งถูกปิดอยู่ในภาชนะฉนวนที่ทำจากวัสดุ เช่น แก้วหรือเซรามิก ถังถูกปิดผนึกด้วยสุญญากาศ เพื่อให้มั่นใจว่าสภาพแวดล้อมภายในไม่มีอากาศ ซึ่งอาจทำให้ส่วนโค้งคงอยู่ได้

• ติดต่อวัสดุ: หน้าสัมผัสแบบตายตัวและแบบเคลื่อนย้ายได้มักทำจากวัสดุคุณภาพสูง เช่น คอปเปอร์-โครเมียม หรือโลหะผสมคอปเปอร์-บิสมัท วัสดุเหล่านี้รับประกันการนำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกันก็ทนต่ออุณหภูมิสูงที่เกิดขึ้นระหว่างการสร้างส่วนโค้ง

ข้อดีของเบรกเกอร์วงจรสุญญากาศ

ความปลอดภัย
ข้อดีหลักประการหนึ่งของเบรกเกอร์วงจรสุญญากาศ (VCB) คือความปลอดภัยโดยธรรมชาติเมื่อเปรียบเทียบกับเบรกเกอร์วงจรแบบเดิม ต่างจากเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่เติมน้ำมันหรือหุ้มฉนวนแก๊ส VCB ไม่ต้องพึ่งพาวัสดุที่ติดไฟได้เพื่อดับส่วนโค้ง ตัวอย่างเช่น เบรกเกอร์ที่เติมน้ำมันอาจมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดไฟไหม้หรือการระเบิด หากน้ำมันรั่วหรือล้มเหลว ในทำนองเดียวกัน เซอร์กิตเบรกเกอร์ที่หุ้มฉนวนแก๊ส เช่น เซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ใช้แก๊ส SF6 อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยได้หากแก๊สรั่ว ในทางกลับกัน VCB จะใช้สุญญากาศเพื่อดับส่วนโค้ง ซึ่งช่วยลดโอกาสที่จะเกิดไฟไหม้หรือการระเบิด สุญญากาศให้สภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับทั้งระบบและบุคลากรที่ทำงานร่วมกับระบบ ทำให้มั่นใจได้ถึงการป้องกันที่เชื่อถือได้มากขึ้นในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม ที่อยู่อาศัย และการจ่ายพลังงาน

การบำรุงรักษาต่ำ
ข้อดีที่สำคัญอีกประการหนึ่งของ VCB คือความต้องการการบำรุงรักษาต่ำ เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบดั้งเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งประเภทเติมน้ำมัน จำเป็นต้องมีการบำรุงรักษาเป็นประจำเพื่อตรวจสอบสภาพของน้ำมันหรือก๊าซ ตลอดจนเพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของซีลและส่วนประกอบอื่นๆ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีสุญญากาศช่วยลดความกังวลเหล่านี้ได้อย่างมาก เนื่องจากตัวขัดขวางสุญญากาศได้รับการปิดผนึกและป้องกันจากสภาพแวดล้อมภายนอก จึงไม่เสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไปเช่นน้ำมันหรือก๊าซ ดังนั้นจึงต้องมีการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย เป็นผลให้ VCB มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและมีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาลดลง ซึ่งสามารถประหยัดเงินในอุตสาหกรรมและสาธารณูปโภคด้านพลังงานได้เป็นจำนวนมากเมื่อเวลาผ่านไป

การดับอาร์คที่มีประสิทธิภาพ
นอกจากนี้ VCB ยังมีประสิทธิภาพสูงในการดับส่วนโค้ง ซึ่งเป็นหนึ่งในความท้าทายที่สำคัญในการทำลายวงจร เมื่อเกิดข้อผิดพลาดและวงจรถูกขัดจังหวะ จะเกิดส่วนโค้งทางไฟฟ้าระหว่างหน้าสัมผัส ตัวกลางสุญญากาศภายในเบรกเกอร์เป็นไดอิเล็กตริกที่มีประสิทธิภาพมาก ซึ่งสามารถดับส่วนโค้งได้อย่างรวดเร็ว ความเป็นฉนวนสูงของสุญญากาศช่วยให้กระแสไฟฟ้าขัดจังหวะได้อย่างรวดเร็ว ลดความเสียหายที่เกิดกับระบบ และป้องกันเพลิงไหม้ทางไฟฟ้าหรือการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ การสูญพันธุ์ของส่วนโค้งที่รวดเร็วนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าเบรกเกอร์สามารถรีเซ็ตได้อย่างรวดเร็ว ลดการหยุดทำงานและปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของระบบไฟฟ้า

เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบสุญญากาศเป็นตัวเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าเบรกเกอร์แบบหุ้มฉนวนแก๊ส SF6 ก๊าซ SF6 ซึ่งใช้กันทั่วไปในเซอร์กิตเบรกเกอร์ไฟฟ้าแรงสูง เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพและก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมหากรั่วสู่ชั้นบรรยากาศ สิ่งนี้ทำให้เบรกเกอร์ที่หุ้มฉนวนแก๊ส SF6 ไม่เหมาะสมจากมุมมองทางนิเวศวิทยา อย่างไรก็ตาม VCB ไม่ต้องพึ่งพาก๊าซหรือสารเคมีใดๆ และใช้สุญญากาศแทน ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะไม่ปล่อยก๊าซหรือมลพิษที่เป็นอันตราย สิ่งนี้ทำให้ VCB เป็นตัวเลือกที่ปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น โดยมีส่วนทำให้เกิดโซลูชั่นการจัดการพลังงานที่ยั่งยืนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ในขณะที่อุตสาหกรรมและรัฐบาลต่างมุ่งสู่เทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การเปลี่ยนไปใช้ VCB ก็มีความโดดเด่นมากขึ้น

บทสรุป

เซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศเป็นอุปกรณ์สำคัญในการปกป้องระบบไฟฟ้าในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท รวมถึงระบบไฟฟ้า การใช้งานทางอุตสาหกรรม อาคาร การขนส่งทางรถไฟ พลังงานทดแทน และภาคน้ำมันและก๊าซ ความสามารถในการดับส่วนโค้งอย่างรวดเร็วและปลอดภัย พร้อมด้วยอายุการใช้งานที่ยาวนานและความต้องการการบำรุงรักษาต่ำ ทำให้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับการใช้งานแรงดันไฟฟ้าปานกลางและสูง

สำหรับผู้ที่กำลังมองหาเซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศคุณภาพสูงและเชื่อถือได้ Giant Electric นำเสนอโซลูชั่นที่หลากหลายซึ่งออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมต่างๆ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม กรุณาเยี่ยมชม www.giant-electric.com เพื่อสำรวจผลิตภัณฑ์ของเราและติดต่อตัวแทนวันนี้